活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭負載氧化鎂對汽車尾氣處理

　　車輛在行駛過程中會產生有害氣體，例如一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HC)，并且這種氣體排放量每年都在繼續增加。雖然為了控制汽車尾氣排放實行了國六標準，但是還有很多會排放有害氣體的車輛在路上行駛著。減少車輛排放污染的一種方法是吸附。通常使用活性炭吸附，因為需要吸附容量達到95%以上的材料。我們研發的活性炭可以很好的吸附CO和HC氣體分子。并且為了提高活性炭的吸附能力，用浸漬法用氧化鎂(MgO)改性。

　　活性炭浸漬氧化鎂

　　為了更一步提升活性炭的吸附性能，我們用改性的方法以增加活性炭的活性。可以使用金屬，例如TiO2，MgO，NaHCO3，Ca(OH)2進行改性。雖然TiO2和MgO是非常好的吸附劑，具有較高的表面積。但是我們還是選擇了氧化鎂，并且氧化鎂對活性炭表面積影響大于二氧化鈦。因此，選擇了氧化鎂作為浸漬工藝的材料。在這種改性過程中，活性炭和氧化鎂我們用了三種不同的比例70：30、80：20和90:10。用這種方法來測試氧化鎂改性活性炭的合適條件。通過在攪拌過程中將氧化鎂和活性炭機械混合直至均勻，然后放置1小時進行浸漬。然后將MgO浸漬的活性炭用爐在450°C下加熱30分鐘。接下來，必須沖洗活性炭樣品以平衡pH值。活性炭用蒸餾水洗滌，直到達到中性pH。之后，使用烤箱在150°C下將活性炭干燥1小時。然后獲得改性完成的活性炭樣品。

　　活性炭處理汽車尾氣測試

　　模擬的測試環境包含內部和外部兩部分的試管進行吸附。外管的長度為50cm，直徑為3.8cm。該管的功能是將排氣消聲器連接至氣體分析儀，而內管則用作活性炭的儲存器。改變內管的長度，以確定活性炭負載百分比對降低廢氣濃度的影響。直徑分別為3cm，4cm和5cm。管子之間有一個密封，以防止廢氣泄漏。管的結構在圖1中進行了描述。

　　圖1：活性炭吸附汽車尾氣測試環境。

　　活性炭的碘值和表面積是重要的參數之一，因為它會影響吸附過程。如果活性炭具有高表面積，則它是良好的吸附劑。通過計算碘吸附的活性炭量(mg碘/克活性炭)，用碘值法測定表面積。使用碘值法進行表面積計算是一種可以通過其碘吸收率確定活性炭質量的方法。具有高碘吸收能力的活性炭具有更大的表面積。

　　由氧化鎂改性的活性炭具有清晰且幾乎均勻的孔結構。氧化鎂的存在會導致碳孔隙率降低，因此，由于活性炭的孔膨脹，孔之間的距離會更大。結果，產生的孔的數量將增加并且導致表面積增加。使用SEM對活性炭進行表征，以觀察吸附劑的圖案或表面結構。進行了研究中的SEM表征，以確定使用由氧化鎂改性活性炭形成的孔隙條件。

　　圖2：活性炭載氧化鎂的SEM表征，(a)70:30的比例，(b)80:20的比例，(c)90:10的比例。

　　活性炭的表面清晰可見。而且，活性炭的多孔性隨著微孔結構的控制而增加。氧化鎂在爐中加熱時與活性炭反應，然后發生氧化。鎂沿著交流表面移動，并與交流表面上存在的雜質結合在一起。鎂與活性炭之間的相互作用使活性炭的結構發生變化。結果，形成了新的孔并擴大了原始孔。

　　汽車吸附管長度對活性炭處理尾氣的影響

　　為了確定吸附管的長度對汽車尾氣中的CO和HC氣體排放吸附能力的影響。所用的活性炭是改性的。根據圖3所示的圖表，可以看出吸附管越長，CO和HC的吸附百分數越高。這是因為吸附面積更長。吸附區域是活性炭與廢氣之間發生接觸的區域。吸附面積越寬，活性炭吸附的污染物氣體量就越大。因此，CO和HC的濃度將由于接觸面積而降低。

　　圖3：管長對吸附百分比的影響

　　另外，隨著管的長度增加而增加，并導致活性炭的活性芯增加。吸附容量與活性炭的質量成正比，因此可以吸收氣體的吸附劑分子也會增加。因此，吸附管中的長度變化對降低CO和HC濃度有影響。從圖3中可以看出，CO氣體的吸附百分比大于HC氣體的百分比。這是由于活性炭在CO和HC之間的吸附方式的變化。活性炭吸附模式受多種因素影響，包括活性炭分子在吸收污染物分子中的選擇性(親和力)，溫度，壓力和氣體分子的大小。HC的分子結構比CO更復雜。因此，HC的分子大小將比CO大。因此，活性炭吸附的HC小于活性炭吸附的CO。

　　活性炭負載氧化鎂對汽車尾氣處理，改性目的是提高活性炭的質量和吸附能力。測試了活性炭浸漬氧化鎂，并評估了對汽車尾氣排放的CO和HC廢氣。活性炭的孔結構在物理和化學活化過程中形成，并隨著改性過程而變好。以70:30比率改性并放入5cm長的管中的活性炭表現出很好的氣體吸附性能。活性炭吸附高達99.14%的CO和87.73%的HC。測試表明使用氧化鎂進行的活性炭改性很好的提高了吸附率。如果對技術不太了解的，可以直接咨詢我們我們可以給您提供技術支持。

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